2023年基于发动机的连杆数控仿真与工装夹具设计.doc

基于发动机的连杆数控仿真与工装夹具设计 摘 要 连杆是柴油机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比拟差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要外表的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后到达零件的技术要求。 机械加工工艺是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保障。然而夹具又是制造系统的重要局部，工艺对夹具的要求也会提高，专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具都朝着柔性化、自动化、标准化、通用化和高效化方向开展以满足加工要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 关键词: 连杆；加工工艺；夹具设计 目 录 摘 要 III 绪论 1 1、零件的造型与分析 3 1.1.零件造型软件介绍 3 1.2.零件的作用 3 1.3.零件的工艺分析 3 1.3.1.零件图样分析 3 1.3.2.工艺分析 3 2、工艺规程设计 5 2.1.确定毛坯的制造形式 5 2.2.定位基准的选择 5 2.2.1.粗基准的选择 5 2.2.2.精基准的选择 6 2.3.拟定工艺路线 7 2.3.1.工艺路线方案一： 7 2.3.2.工艺路线方案二： 8 2.4.工艺方案的比拟与分析 9 2.5.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定 10 2.5.1.大小头两端外表 10 2.5.2. 99±0.01mm的两侧面 10 2.5.3.内孔Φ25mm 11 2.5.4.内孔Φ50mm 11 2.5.5.油孔Φ5mm 11 2.5.6.油孔Φ1.5mm 11 2.5.7.油孔Φ4mm 11 2.5.8.油孔Φ8mm 12 2.5.9.螺栓孔Φ12.22mm 12 2.5.10.螺栓孔Φ13mm 12 2.5.11.锪孔Φ20mm 12 2.5.12.镗孔Φ58±0.05mm 12 2.5.13.镗孔Φ26±0.05mm 13 2.5.14.镗孔Φ65.5mm 13 2.5.15.镗孔Φ29.5mm 13 2.5.16.铣连杆上盖5mm×8mm斜槽 13 2.5.17.铣连杆体5mm×8mm斜槽 13 2.6.确定切削用量及工时定额 13 3、专用夹具设计 45 3.1.问题的提出 45 3.2.夹具设计 45 3.2.1.定位基准的选择 46 3.2.2.切削力及夹紧力计算 46 3.2.3.定位误差分析 46 4、存在的问题与展望 48 4.1.存在的问题 48 4.2.展望 48 毕业设计小结 49 致 谢 50 参考文献 51 绪论 机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下根底。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低本钱的重要手段，是企业进行生产准备，方案调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成局部，不管是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产本钱等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低本钱。当今剧烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改良工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一局部，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。 在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比拟周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下：清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆分为两体时无此问题。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,那么必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位，那么不需要清根，而且交界处可以倒为圆角R。端面与外圆定位时，与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等)加工的夹具时，会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的系列产品零件夹具时，为了降低生产本钱,提高夹具的利用率，往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。 随着机械工业的迅速开展，对产品的品种和生产率提出了越来越高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种开展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像换挡拨叉类不规那么零件的加工还处于落后阶段。在今后的开展过程中，应大力推广使用组合夹具、尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智慧、环保方向开展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向开展。 1、零件的造型与分析 1.1.零件造型软件介绍 柴油机连杆零件的造型选用AutoCAD2023，CAD三维造型及二维图的绘制，包括三维绘图根底、创立、编辑三维实体的布尔用算，用三维图绘制二维图，有感性的认识，较强的三维结构，方便绘制二维图。也可由二维图经过拉伸、差集、并集等命令完成三维实体造型。在三维造型过程中，应选择不同的视图来进行合理的造型，使造型过程方便、简单，提高效率。 1.2.零件的作用 题目所给定的零件是汽车发动机的主要传力构件连杆，连杆一般由连杆盖、连杆体和螺栓等零件组成，形体结构可分为大头、小头和杆身等局部。连杆将活塞与曲轴连接起来，同时将活塞所承受的力穿给曲轴，在发动机做功行程中活塞推动连杆传动曲轴；在吸气、压缩与排气行程中，由曲轴带动连杆而推动活塞。连杆工作时承受着急剧变化的动载荷，因此，要求连杆的质量轻且有足够的刚度、足够的疲劳强度好冲击韧性。同时，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有五个：〔1〕连杆大端中心面和小段中心面相对连杆杆身中心面的对称度；〔2〕连杆大、小头孔中心距尺寸精度；〔3〕连杆大、小头孔平行度；〔4〕连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；〔5〕连杆大头螺栓孔与结合面的垂直度。 1.3.零件的工艺分析 1.3.1.零件图样分析 1〕该连杆为整体模锻成形，在加工中将连杆切开后，在重新组装后镗削大头孔。其外形可不在加工。 2) 连杆大头孔圆柱度公差为0.005mm。 3〕连杆大、小头孔平行度公差为0.06mm/100mm。 4〕连杆大头孔两侧对大头孔中心线的垂直度公差为0.1mm/100mm。 5〕连杆分割面、连杆上盖分割面对连杆螺钉孔的垂直度为0.25mm/100mm。 6〕连杆体分割面、连杆上盖分割面对大头孔轴线位置度公差为0.0125mm。 7〕连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度公差为0.25mm。 8〕材料为45钢。 1.3.2.工艺分析 连杆的形状复杂，不宜定位加紧；刚度差，易变形；另外它是发动机精密部件之一，尺寸精度、形状精度、位置精度及外表粗糙度要求都很高，加工精度不易保证。 1〕毛坯需要经过正炽热处理，以消除剩余应力。尽量减少毛坯的加工余量，从而降低切削力对工件的变形影响。 2〕连杆加工为保证加工精度应使定位基准统一，该零件的主要定位基准有大圆柱面、分割面和侧面〔99mm两侧面〕。 3〕连杆本身刚性较差，外力作用下易变形，从而影响加工精度。必须正确确定夹紧力的大小、方向及着力点。夹紧力应作用在连杆大小头孔端面上，尽量防止直接作用于杆身上，如需要夹紧力作用在杆身上时，应使夹紧力作用于刚度好的那个方向上，即连杆水平方向上，并采用双向浮动夹紧。 4〕模锻时不留预留孔。 5〕孔的尺寸精度检验，使用内径千分尺或内径百分表进行测量。轴内孔之间距离的测量可以通过孔与孔之间壁厚进行间接测量。 6〕同一轴在线各孔的同轴度，可采用检验心轴进行检验。 7〕各轴孔的轴线之间的平行度，以及轴孔的轴线与基准面的平行度，均应通过检验心轴进行测量。 8〕探伤和去毛刺技术须合理解决。探伤应贯穿于整个加工过程始末，去毛刺是为了便于装配和维持必要的配合精度。 2、工艺规程设计 2.1.确定毛坯的制造形式 毛坯选择时，应全面考虑以下因素。 1〕零件的材料及机械性能要求； 2〕零件的结构形状与外形尺寸； 3〕零件的抗疲劳要求； 4〕生产类型，它在很大程度上决定采用毛坯制造方法的经济性； 5〕现有生产条件； 6) 充分考虑利用新工艺、新材料、新技术的可能性。 由于连杆在工作承受多向交变载荷作用，要求具有很高的强度和刚度，因此连杆的材料多采用45钢或40Cr、45Mn2等优质钢或合金钢，并经过热处理和喷丸强化。其毛坯用模锻制造，连杆体和盖可以分开锻造，也可整体锻造，取决于毛坯尺寸及锻造毛坯的设备能力。该零件选用45钢。 2.2.定位基准的选择 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择正确、合理，可以保证零件的加工质量，提高生产率。否那么，就会使加工工艺过程问题百出，使生产无法进行。 由于以上分析连杆的形状复杂、刚度较差，因此加工过程刀具和工件的相对运动惯关系及位置关系十分重要，因此对于过程中的定位基准的选择就决定着工件最后的加工效果。连杆的加工面主要有大小头及两端面；杆体与大头盖分割面；螺栓定位孔等，分析如下： 2.2.1.粗基准的选择 对于一般零件而言，以外圆外表作粗基准是比拟合理的 。该连杆零件的粗基准一般都用它圆柱外表作粗基准，这样可以较好地保证两孔的位置精度，同时也可合理分配各外表的加工余量。 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑以下原那么： 1〕重要外表原那么 为保证工件上重要外表的加工余量小而均匀，那么应选择该外表为粗基准。 2〕不加工外表原那么  为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加面 为粗基准。 3) 余量最小原那么  如果零件上每个外表都要加工，那么应选择毛坯上加工余量最小的表 面为粗基准，这样可以防止该外表在加工时因余量缺乏而留下局部毛坯面，造成工件废品。 4) 使用一次原那么  因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其外表粗糙且精度 低，假设重复使用将产生较大的误差。 5)平整光洁原那么 以便工件定位可靠、夹紧方便。粗基准的选择：小批生产时，由于 毛坯精度低，一般以主轴孔作为粗基准，采用划线装夹法。 2.2.2.精基准的选择 精基准的选择主要应考虑基准重合和基准统一的问题。当设计基准和工序基准不重合时，应进行尺寸换算。精基准选用原那么如下：